[发明专利]一种包埋无机纳米粒子的三维石墨烯碳纳米复合材料及其应用

权利要求书

1.一种三维石墨烯碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于：是以石油沥青、石墨烯以及金属盐化合物复合，经过高温处理后最终获得的碳包覆的金属硫化物或者硅化物的三维网络结构的复合材料；所述金属盐化合物包括金属盐化合物1和金属盐化合物2；其中各组分质量比为石油沥青：石墨烯：金属盐化合物1：金属盐化合物2＝1：(0～0.2)：(0.5～3)：(0～10)；

所述金属盐化合物1为掺杂金属盐，包括铁盐、亚铁盐、锡盐、亚锡盐中的一种或几种；所述铁盐、亚铁盐包括氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、柠檬酸铁、溴化铁、二茂铁及其衍生物、氯化亚铁、硫酸亚铁、溴化亚铁，所述锡盐、亚锡盐包括四氯化锡、硫酸锡、硫酸亚锡、草酸亚锡、氯化亚锡；

所述金属盐化合物2为模板剂或亲水基表面活性剂，所述模板剂包括氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾无机化合物钠盐和钾盐中的一种，所述亲水基表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、油酸钾、油酸钠中的一种所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：石油沥青的预处理

将石油沥青固体依次经破碎、干燥处理，获得预处理后的沥青；

所述破碎包括机械破碎，破碎后的沥青粒径为2-100目；

步骤2：混料

将预处理后的沥青与石墨烯和金属盐化合物按配比量混合均匀，获得混合料；

步骤3：热处理

将步骤2获得的混合料直接于500-900℃下煅烧活化，时间1-5h，保护气为氢氩混合气或氩气，升温速率为2-5℃/min煅烧结束后除去模板剂，洗涤、干燥，最终得到具有良好导电性的三维网络结构复合材料；步骤3的热处理过程，是将步骤2获得的混合料置于聚四氟乙烯反应釜中，于140-180℃下进行水热处理，时间为6-15小时；60-100℃干燥后于500-900℃下煅烧活化，活化时间1-5h，保护气为氢氩混合气或氩气，升温速率为2-5℃/min，煅烧结束后得到具有良好导电性的三维网络结构复合材料；

步骤1的预处理过程，是将石油沥青固体依次经破碎、干燥和氧化处理，获得预处理后的沥青；所述氧化处理包括如下步骤：将破碎、干燥后的沥青浸泡于强氧化剂溶液中，超声搅拌，过滤或离心，清洗和干燥，得到预处理后的沥青；

将所述三维石墨烯碳纳米复合材料作为电极材料，用于组装锂离子电池或钠离子电池；

将所述三维石墨烯碳纳米复合材料作为负极材料，用于组装锂离子电池，首次放电容量为1450-1800mAh/g，循环1000圈，比容量保持为570-950mAh/g；

将所述三维石墨烯碳纳米复合材料作为负极材料，用于组装钠离子电池，首次放电容量为430-830mAh/g，循环1000圈，比容量保持为130-220mAh/g。